“机械制造基础”课程教学改革

摘 要：“机械制造基础”是一门综合性、实践性很强的专业基础课,结合课程特点和新时期对机械工程技术人员的要求,从教学内容、教学方法及学生工程意识培养角度探讨了“机械制造基础”课程的教学改革,从而形成满足现代机械工业发展需求的知识体系,调动学生学习积极性,增强课程教学效果,培养学生工程实践和创新能力.

关 键 词：机械制造基础；教学内容；教学方法；工程意识

作者简介：侯英岢（1979-）,男,山东聊城人,浙江农林大学工程学院,讲师；赵大旭（1974-）,男,河南南阳人,浙江农林大学工程学院,讲师.（浙江临安311300）

基金项目：本文系2012年浙江农林大学教改基金项目（项目编号：ZC1211）的研究成果.

中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1007-0079（2013）20-0068-02

“机械制造基础”是高等院校机械类专业学生的一门专业基础课,主要介绍机械制造常用的加工方法及其机床、零件制造工艺及其夹具等基础知识.通过学习该课程,学生应掌握机械制造技术方面的基础知识,具备分析和解决实际工程问题的能力.该课程有助于提高机械类学生的全面专业素质,对于培养具有扎实基础知识、过硬技术水平的高素质机械工程技术人员具有重要意义.

但是,随着科学技术的发展,机械制造领域的生产设备越来越先进,操控越来越智能化.为培养符合时代要求的机械制造工程技术人员,“机械制造基础”课程的教学必须转变思想观念,改革教学内容,寻求新的教学模式、方法和手段.

一、“机械制造基础”课程特点和教学存在的问题

“机械制造基础”课程具有与其他课程不同的特点.

首先,“机械制造基础”课程涉及知识面广、综合性强.该课程由“金属切削原理”、“金属切削机床”以及“机械制造工艺学”等课程精炼整合而成,知识点多,内容庞杂,课程学习对学生的要求很高,教学存在较大难度.

其次,“机械制造基础”课程内容都是机械制造中应用的成熟技术知识,实践性很强.由于缺乏相关实践经验,学生学习抽象的概念和理论存在较大难度,这往往导致课程教学枯燥乏味,学生学习兴趣不高.

另外,随着机械工业现代化的发展,传统的机械制造技术和设备在工程应用中越来越少,先进的科学技术和装备应用越来越多,使传统“机械制造基础”教学内容与现实应用脱钩越来越严重,这进一步增加了该课程的教学难度.[1]如何增强教学效果,培养学生的工程意识,解决课程中传统机械制造技术、先进制造技术的比重和关系是该课程面临的新挑战.

二、“机械制造基础”教学内容改革探讨

传统的“机械制造基础”课程内容仅限于金属切削原理、各类切削机床及夹具、机械加工工艺学等知识,但随着科学技术的发展,新材料、新的加工工艺及成形方法、新的加工机床等不断涌现并广泛应用于机械制造领域,“机械制造基础”课程中涉及的机械制造技术已发展成为集材料科学、机械科学和计算机科学为一体的综合技术.现行的“机械制造基础”课程内容陈旧、落后,与当今机械制造工程实际严重不符,必须进一步深化课程教学内容改革.

1.理论教学内容

目前的“机械制造基础”课程内容体系是在传统的机械加工工艺方法基础上建立起来的,加工制造技术主要包括金属材料的加工成形方法（车、磨、钻、铣、刨等方法）和特种制造方法.随着工业领域内新技术、新材料和新工艺的不断涌现,“机械制造基础”课程的内容体系也大大丰富.加工材料从金属到各种非金属和复合材料,加工方法从传统的冷热加工到应用声、光、电的特种加工,设备控制从普通的机电控制到数字程序的控制,加工系统从单机版数控加工到计算机集成制造系统,“机械制造基础”课程教学内容的选择范围不断扩展.[2]为紧跟机械工业的发展趋势以及培养高素质的机械工程技术人员,“机械制造基础”课程内容体系需进一步改革.教材仍以“零件工艺分析—材料选择—毛坯成形方法—零件加工方法—生产管理”为主线,但教材内容应适当加入当前先进的机械制造方面的知识,如数控机床、加工中心及三束加工技术.[3,4]虽然机械类学生在学习完“机械制造基础”课程后还会学习“先进制造技术”课程（选修或考查课的形式）,但在“机械制造基础”课程中加入部分先进制造技术方面的内容,会使课程更贴近工程实际.另外,为培养学生的工程意识,对教材中过于单纯的理论阐述应予以适当的删减,如金属切削方面的部分理论；对工艺技术基础方面的理论内容应予以加强,使学生能更好地掌握机械制造技术方案的分析与选择,提高解决工程问题的能力.

2.实践教学内容

工程实践训练是“机械制造基础”课程非常重要的教学环节,其主要目标是培养学生工程实践能力和创新素质.按照学生能力形成的不同阶段和认识发展的规律,结合科技进步和社会发展现状,工程实践应建立以实验类、实习类、设计类和创新类为基本框架的教学体系.实验类实践教学的内容要实现课程之间、学科之间的广泛交叉与相互渗透,培养学生的整体化工程能力.实习类实践教学是通过校内工程实践基地和校外实习基地给学生进行全面的工程实践能力和工程素质的培养.设计类实践教学主要包括课程设计、课外兴趣设计和毕业设计等内容,课程设计主要强化学生对理论教学内容的掌握程度,在毕业设计方面应加强学生工程设计方面的基本技能和方法的训练,培养学生的实际工程能力.创新类的实践教学过程应以学生为主体,对学生进行解决工程问题及创新能力的培养,实现学生知识运用能力、动手能力等多方面能力综合发展.以上四类实践教学内容相互融合与交叉,构建了培养学生知识、素质、能力为一体的实践教学内容新体系.[5]

三、“机械制造基础”教学方法改革探讨

从“机械制造基础”课程的教学内容和特点来看,若其教学方法采用传统的“灌输、填鸭”教学模式,将难以激发学生的学习兴趣,难以实现其培养目标.该课程的教学难点在于课程内容包括较多的抽象理论、概念,而学生恰恰缺乏这方面的感性认识,因此教师必须探索一些先进的教学手段、方法,使抽象的概念、理论和加工工艺变得生动、形象.除常见的如“以学生为主体”、“应用多媒体技术”等教学方法和手段外,笔者通过教学实践,认为以下几点教学方法对于“机械制造基础”课程的教学十分重要.1.注重绪论,激发学生的学习兴趣

浓厚的学习兴趣可激起强大的学习动力,教师应把培养学生兴趣放在教学的首要位置,“机械制造基础”课程的教学更应如此.绪论是学生了解课程内容,培养学习兴趣的关键.在绪论教学中,首先可以结合日常生活中学生常见的产品,如电脑机箱外壳、食堂餐盘等,和学生感兴趣的一些产品,如汽车上的一些零件等,向学生提出一些诸如这些产品的材料、加工成形方法等一系列问题.通过列举这些日常生活中的工程实例来说明该课程的教学内容,让学生明白制造科学来源于生产实践,又怎么写作于生产实践的道理,使课程内容具体化、形象化,从而激发学生的学习兴趣.在此基础上,还可以通过分析该课程对培养机械类学生专业能力、增强就业竞争优势等来促进学生对课程的学习兴趣,增强学生学习的主动性和积极性,使学生懂得学好、掌握该门课程知识的重要性.[6]

2.注重综合应用的教学

工程技术领域的理论知识最终是要应用的,“机械制造基础”课程是由多门课程整合而成,教学过程中应着重培养学生的综合应用能力.教学中将“机械制造基础”的内容综合化,使学生掌握多门学科的综合知识,安排一些基础理论应用的教学内容,提高学生运用基础知识的能力.探索“机械制造基础”与其他相关课程的关系,使学生专注于综合知识的学习及基础知识的综合应用.[7]

3.设置问题,课内外分组讨论

在上课过程中,教师可以由学生熟悉的事物中提出一些问题,让学生利用所学的机械制造及相关方面的知识去思考,然后组织学生讨论并提出解决方案,最后由教师对各种解决方案进行分析点评,引出正确结果.这种互动、讨论式教学方法活跃了课堂气氛,使学生积极参与到课程的教学活动中来,激发了学生的学习兴趣和积极性,而且学生对课程的重点和难点进一步加深了理解.另外,可以改变传统的课外作业形式,首先为学生设置一些工程实际问题,然后组织学生进行课外分组,让学生利用所学的知识、技能、设想共同讨论问题,交流心得,最后以组为单位提交问题解决方案.

四、“工程意识”培养方法探讨

为培养学生的工程意识,在“机械制造基础”课程教学过程中,除强化实验、实习等实践环节外,还应注意以下方面：

1.理论联系实践

“机械制造基础”课程中包含较多的偏重于应用的知识,如果生硬地把这些知识灌输给学生,学生将很难理解和接受.对于这部分内容,教师应从工程应用的角度去教授给学生.如对于圆柱销的定位问题,课本上明确提出“长圆柱销能限制工件的两个移动自由度和一个转动自由度、而短圆柱销只能限制工件的两个移动自由度”.但是单从几何和力学角度分析,两种圆柱销的定位效果是一样的.如果生硬地把课本上的知识灌输给学生,他们都很难接受.这时就应该根据工程实际,赋予定位销和工件一定的强度、硬度等力学性能,如果用短圆柱销限制工件的转动自由度,由于其所受的切削力、夹紧力等,势必会造成定位元件和工件的破坏,而且定位精度也难以保证.[8]通过这样的讲解,学生不仅可以深刻理解圆柱销定位的理论知识,而且培养了从工程角度思考问题.

2.理论知识联系生活经验

将晦涩难懂的专业知识与大家熟知的日常生活实例作类比,不仅使知识更易被接受,而且能激发学生的学习兴趣和积极性.如讲解不同平面加工方法得到的加工纹理形状时,把刨削加工的平面纹理比作犁地犁过的痕迹,而把端铣方式加工的平面纹理形象地比作拿大扫帚扫地的痕迹.又如粉末冶金的压制和烧结类似于砖瓦加工时做砖坯和烧制的过程.

五、结束语

工程意识是工程师最重要、最基本的素质之一,也是当今高等教育的薄弱环节.“机械制造基础”作为培养高素质工程技术人员的主干课程,其教学内容、教学方法改革势在必行.根据现代机械制造领域的发展需要,改革教学内容；根据学生认知特点和认知发展阶段,改革教学方法；根据机械类、近机类学生的培养目标,从工程意识培养的角度进行“机械制造基础”课程的教学,才能提高学生的全面素质,培养符合机械制造发展趋势的高素质工程技术人员.